2022年半导体行业研究.docx

2022年半导体行业研究1.零部件是半导体设备的核心，品类众多，技术壁垒高1.1.半导体零部件是决定半导体产业高质量发展的关键领域半导体零部件是半导体设备行业的支撑：半导体设备是延续半导体行业“摩尔定律”的瓶颈和关键，而半导体设备厂商绝大部分关键核心技术需要物化在精密零部件上，或以精密零部件作为载体来实现。半导体设备零部件在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等性能方面达到了半导体设备及技术要求，并具有高精密、高洁净、超强耐腐蚀能力、耐击穿电压等特性，生产工艺涉及精密机械制造、工程材料、表面处理特种工艺、电子电机整合及工程设计等多个领域和学科，是半导体设备核心技术的直接保障。半导体设备结构复杂，由成千上万个零部件组成，零部件的性能、质量和精度都共同决定着设备的可靠性与稳定性。半导体行业遵循“一代技术、一代工艺、一代设备”的产业规律，而半导体设备的升级迭代很大程度上有赖于精密零部件的技术突破。各种半导体零部件相互配合，共同支持半导体设备的运转，比起其他行业设备的基础零部件尖端技术特性更为明显，精度高、批量小、多品种、尺寸特殊、工艺复杂，还要兼顾强度、应变、抗腐蚀、电子特性、电磁特性、材料纯度等复合功能要求。半导体精密零部件不仅是半导体设备制造环节中难度较大、技术含量较高的环节之一，也是国内半导体设备企业“卡脖子”的环节之一。同样一个部件，相较于传统工业，半导体设备关键零部件在原材料的纯度、原材料批次的一致性、质量稳定性、机加精度控制、棱边倒角去毛刺、表面粗糙度控制、特殊表面处理、洁净清洗、真空无尘包装、交货周期等方面要求就更高，造成了极高的技术门槛。以半导体用过滤件为例，目前半导体级别滤芯的精度要求达到1纳米甚至以下，而在其他行业精度则要求在微米级。同时，为获得超纯的产品清洁度、高度一致的质量和可重复高性能，半导体用过滤件对一致性、耐化学和耐热性、抗脱落性亦有较高的要求。1.2.半导体设备由多个子系统组成，零部件数量庞大、种类繁多各类半导体设备都可以分解成若干个模块，由多个子系统组成。根据VLSI公司统计分类，半导体设备由八大关键子系统组成：气液流量控制系统、真空系统、制程诊断系统、光学系统、电源及气体反应系统、热管理系统、晶圆传送系统及其他关键组件。其中，真空系统、电源系统是较为关键的子系统，成本占比均在10%以上。前者主要包括各类阀、泵，后者则以射频电源等为主。半导体零部件数量庞大、种类繁多，碎片化特征明显。按照业内主流的零部件划分方式，半导体零部件可以划分为机械类、电器类、机电一体类、气体/液体/真空系统类、仪器仪表类、光学类和其他零部件。机械类：应用于所有设备，起到构建整体框架、基础结构、晶圆反应环境和实现零部件特殊功能的作用，保证反应良率，延长设备使用寿命，对加工精度、耐腐蚀性、密封性、洁净度、真空度等指标有较高要求。电器类：应用于所有设备，起到控制电力、信号、工艺反应制程的作用，对输出功率的稳定性、电压质量、波形质量、频率质量等指标有较高要求。机电一体类：在设备中起到实现晶圆装载、传输、运动控制、温度控制的作用，部分产品包含机械类产品，对真空度、洁净度、放气率、SEMI定制标准等指标有较高要求，还需要保证多次使用后的一致性和稳定性，不同具体产品要求差别较大。气体/液体/真空系统类：在设备中起到传输和控制特种气体、液体和保持真空的作用。其中，气体输送系统类对真空度、耐腐蚀性、洁净度、SEMI定制标准等指标有较高要求，真空系统类对抽气后的真空指标、可靠性、稳定性、一致性等指标有较高要求，气动液压系统类对真空度、表面粗糙度、洁净度、使用寿命、耐液体腐蚀等指标有较高要求。仪器仪表类：应用于所有设备，起到控制和监控流量、压力、真空度、温度等数值的作用，对量程时间、流量测量精度、温度测量精度、压力测量精度、温度影响小等指标有较高要求。光学类：主要应用于光刻设备、量测设备等，起到控制和传输光源的作用，对制造精度、分辨率、曝光能力、光学误差小等指标有较高要求。根据《半导体零部件产业现状及发展》（发表在中国集成电路），半导体零部件还有按照典型集成电路设备腔体内部流程划分、按照半导体零部件的主要材料和使用功能划分和按照半导体零部件服务对象划分的分类方式。按照典型集成电路设备腔体内部流程划分，零部件可以分为五大类：电源和射频控制类、气体输送类、真空控制类、温度控制类、传送装置类。按照半导体零部件的主要材料和使用功能划分，可以将其分为十二大类，包括硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、运动部件、电控部件以及其他部件。按照半导体零部件服务对象来分，半导体核心零部件可以分为两种，即精密机加件和通用外购件：精密机加件通常由半导体设备公司自行设计再委外加工，只用于自己公司的设备，如工艺腔室、传输腔室